JP2014501639A - 反射物品及びこれを作製する方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
反射物品及び関連する製造方法が提供される。より具体的には、提供される反射物品及びその製造方法は、化粧品、パッケージング、及び太陽光反射体用途に使用され得る。
再生可能エネルギーは、太陽光、風、雨、潮汐、地熱など、補充が可能な天然資源から誘導されるエネルギーである。再生可能エネルギーの需要は、テクノロジーの進歩と世界人口の増大につれて大幅に増大している。今日のエネルギー消費の大半は化石燃料が供給しているが、化石燃料は再生可能ではない。これら化石燃料に対する世界的な依存については、枯渇に関する懸念だけでなく、これら燃料を燃焼させた結果生じる排出物質に伴う環境面の懸念も提起されている。これらの懸念の結果、世界中の国々が大規模及び小規模両方の再生可能エネルギー源の開発に取り組んでいる。現在、見込みのあるエネルギー源の1つが太陽光である。世界的に、現在、何百万軒もの家庭が、太陽光起電システムから電力を得ている。
金属化ポリマー反射フィルムを設計及び製造する際の技術的な課題は、厳しい環境条件に曝されたときの長期的な耐久性を達成することである。機械的特性、光学的透明度、腐食、紫外線安定性、及び屋外気候条件に対する耐性は全て、長期間の稼働にわたって材料が徐々に劣化していくことに寄与し得る要素である。特に困難な点の1つは、特定の透明な、環境的に耐久性の高いポリマー外面と、金属反射性表面との間に、良好な接着を確保することに関係する。
本明細書に提供されるのは、反射物品及び関係するその製造方法である。これらの反射物品には、1つ以上の金属層に接触した、ブロックコポリマー又はランダムコポリマーを含む少なくとも1つの層が含まれる。これらの物品は概ね反射用途に使用することを目的としているが、これは本発明を不当に制限するものとして見なされるべきではない。例えば、これら物品は食品保存又は蒸気バリア用途などの非反射用途も想到される。
いくつかの実施形態において、提供される反射物品は、非粘着性基層を有し、これには1つ以上のブロックコポリマーが含まれる。
いくつかの実施形態において、提示される反射物品は、少なくとも1つのランダムコポリマーを含む基層を有する。
提示される反射物品は1つ以上の金属層を含む。そのような物品は、高度の反射性を提供することに加え、製造の柔軟性も提供し得る。所望により、金属層は比較的薄い有機結合層又は無機結合層に適用することができ、この結合層がポリマー基層上に配置される。
反射物品は、金属組成物と共に、上述の少なくとも1つのブロックコポリマー組成物又はランダムコポリマー組成物を含んで提供される。本明細書で参照される全ての図は説明目的のために限定され、必ずしも縮尺通りに描かれていない。
本発明の上層に対応する層に使用される材料は、看板材料などに一般的に使用されるタイプの、従来型3.5mil(89マイクロメートル)のポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)フィルムで、押出成型の後、2軸伸張によって社内で製造された。このフィルムは、商品名CP−80(Plaskolite,Inc.、Columbus、OH)の樹脂から製造された。この樹脂は、不純物が最小限であり、非常に透明なフィルムをもたらす。このフィルムはまた、約2.5重量%のUV安定剤TINUVINブランド1577(Ciba、BASF Corporationの子会社、Florham Park、NJ)を含んでいた。このフィルムは基材として用いられ、この上に各検体が構築された。
いくつかの検体について乾燥接着テープ試験が実施された。検体は、上記表1に示されている5つの基層ポリマーそれぞれを用いて調製された。どの検体にも結合層は含まれていなかった。幅19ミリメートルのSCOTCH MAGICブランドテープ(カタログNo.810、3M、St.Paul、MN)を、次のように試験に使用した。長さ6インチ(15センチメートル)のテープ片を、検体の銅表面にしっかりと接着した。気泡はハンドローラーで除去した。約5分後、手でテープを剥がした。角度は120〜170度の間、速度は約2ft/分(60センチメートル/分)であった。金属の剥がれを、合計表面積に対するパーセントとして測定した。5つの基層ポリマーで作製された各検体について、金属の剥がれは0%であった。
検体は、表1に記載されている5つの基層ポリマーのうち4つを使用して、上記の通り調製された。各基層ポリマーについて、TiO2結合層を含むものと含まないものの両方が調製された。各タイプについて同一に調製された2つの検体が、下記の記述の通り、湿潤接着剥離試験を用いて試験された。
検体は、表1に記載されている5つの基層ポリマーのうち4つを使用して、上記の通り調製された。各基層ポリマーについて、TiO2結合層を含むものと含まないものの両方が調製された。8つの検体タイプのそれぞれについて、幅3/4インチ(1.9センチメートル)、長さが少なくとも6インチ(15センチメートル)の試験片を6枚切り出した。各試験片は、前の実施例に述べたように、厚さ1mil(25.4マイクロメートル)のRD1263(3M、St.Paul、MN)接着剤適用を用いて、アルミニウムプレート上に、銅面をプレートに向けてラミネートされた。ラミネートされた試験片はそれぞれ、2枚のナイフ刃を1/2インチ(1.3センチメートル)離して設置された器具を用いて、長さ寸法の中央にあらかじめ切れ目を入れた。
場合によっては、基層に使用されるポリマーを改変することによって、本発明の反射物品の特定の特性(硬度、ウェブ取扱い、その他)をカスタマイズすることが望ましい。表1に示すポリマーにPMMAホモポリマーを混合することによって、これを行うことが望ましい可能性がある。そのような混合を行う際の懸念は2つあり、1つはポリマー混合物基層の光学的透過率(ヘイズがないこと)、もう1つは剥離接着であり得る。
本発明の物品をロール・ツー・ロールプロセス、又は「連続」プロセス技法によって製造する能力を示すため、実施例に使用するものとして、LA 4825基層ポリマーが選択された。トルエン中それぞれ4重量%、12重量%、及び24重量%で、3つのコーティング溶液が調製された(それぞれ実施例70、71、及び72)。高剪断ミキサーを使用して、工業規模で溶液を調製した。前の実施例で使用したものと同じPMMAフィルムを上層材料に使用し、幅12インチ(30.5センチメートル)のストックロールの形状で供給した。従来型のグラビアコーターが採用された。このコーターは、自動ウェブ取扱い、速度制御電子装置、及びこのコーティングをライン上で乾燥させることができる高流量空気循環炉が備わっている。ラインは、オーブン中の滞留時間が約2〜3分になるような速度で稼働させた。炉は70℃〜80℃の温度に設定した。乾燥コーティング厚さは、グラビアロールの選択と、コーティング溶液中のポリマー固形分の濃度によって決定された。グラビアロールは、調製した3つの溶液が、厚さ約1/3マイクロメートル、1マイクロメートル、及び2マイクロメートル(それぞれ実施例70、71、及び72)乾燥コーティングを得られるように選択された。
長期的な湿潤環境に対する具体的な構成の耐性を測定するため、実験が実施された。実施例74は実施例71に類似しているが、ただしフィルムは、12インチ×12インチ(30.5cm×30.5cm)のアルミニウムパネルにアクリルPSAでラミネートされた。実施例75は実施例74に類似しているが、ただしTiO2層の厚さを5nmではなく40nmとした。実施例76は実施例74に類似であるが、ただし酸化物層をTiO2ではなくZrO2とした。これらの実施例を、室温で1000リットルの容器内に入った脱イオン水に浸漬した。このデータは、TiO2は、例えば、ZrO2よりも高い耐腐食性をもたらすことを示している。しかしながら、酸化物層が厚くなっても、必ずしも高い耐腐食性をもたらさない。結果を、表6に要約する。
塩水噴霧に対する具体的な構成の耐性を測定するため、実験が実施された。実施例77〜82は実施例71と類似しているが、ただし基層の厚さを変えて、耐腐食性に対する影響があるかを調べた。これらの実施例について、1000リットル塩水噴霧チャンバ内で550時間の塩水噴霧試験を行った。温度及びpHのチャンバ設定、並びに凝縮霧のNaCl濃度は、ASTM B117に準拠した。結果を表7に要約する。
Claims (38)
- 反射物品であって、
第1及び第2の表面を有する基層であって、前記基層が、周囲温度で非粘着性であり、ブロックコポリマーを含み、更に前記ブロックコポリマーは、メタクリレート、アクリレート、スチレン、又はそれらの組み合わせを含む第1のモノエチレン性不飽和モノマーからそれぞれ誘導された少なくとも2つのエンドブロックポリマー単位を含み、前記エンドブロックはそれぞれ少なくとも摂氏50度のガラス転移温度を有し、また更に前記ブロックコポリマーは、メタクリレート、アクリレート、ビニルエステル、又はそれらの組み合わせを含む第2のモノエチレン性不飽和モノマーから誘導された少なくとも1つのミッドブロックポリマー単位を含み、前記ミッドブロックのそれぞれは摂氏20度以下のガラス転移温度を有する、基層と、
前記第2の表面の少なくとも一部にわたって延在する金属層と、を備える、反射物品。 - 前記基層が0.25〜200マイクロメートルの範囲の厚さを有する、請求項1に記載の物品。
- 前記基層が0.6〜100マイクロメートルの範囲の厚さを有する、請求項2に記載の物品。
- 前記基層が1〜50マイクロメートルの範囲の厚さを有する、請求項3に記載の物品。
- 前記金属層が、75〜500ナノメートルの範囲の厚さを有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の物品。
- 前記金属層が、100〜150ナノメートルの範囲の厚さを有する、請求項5に記載の物品。
- 前記基層と前記金属層との間に結合層を含み、前記結合層が金属酸化物を含む、請求項1に記載の物品。
- 前記金属酸化物が二酸化チタンである、請求項7に記載の物品。
- 前記結合層が、0.1〜10ナノメートルの範囲の厚さを有する、請求項7又は8に記載の物品。
- 前記結合層が、1〜5ナノメートルの範囲の厚さを有する、請求項9に記載の物品。
- 前記金属層が、銀、金、アルミニウム、銅、ニッケル、及びチタンからなる群から選択される1つ以上の金属を含む、請求項1又は7に記載の物品。
- 前記金属層が前記基層に隣接する銀層と、前記基層から離れている銅層と、を備える、請求項11に記載の物品。
- 前記銀層が70〜130ナノメートルの範囲の厚さを有し、前記銅層が20〜40ナノメートルの範囲の厚さを有する、請求項12に記載の物品。
- 前記基層が、前記ブロックコポリマー内に分散されたナノフィラーを更に含む、請求項1又は7のいずれか一項に記載の物品。
- 前記ナノフィラーが、二酸化ケイ素、酸化亜鉛、二酸化チタン、酸化アルミニウム及び酸化ジルコニウムからなる群から選択される、請求項14に記載の物品。
- 前記ブロックコポリマーが、前記ブロックコポリマーと紫外線吸収剤の総重量に対して、0.5〜3.0パーセントの量の紫外線吸収剤を含む、請求項1又は7に記載の物品。
- 前記第1の表面に接触した上層を更に含み、前記上層がポリ(メチルメタクリレート)を含む、請求項1又は7に記載の物品。
- 前記上層が50〜150マイクロメートルの範囲の厚さを有する、請求項17に記載の物品。
- 前記上層が、前記ポリ(メチルメタクリレート)と紫外線吸収剤の総重量に対して、0.5〜3.0パーセントの量の紫外線吸収剤を更に含む、請求項17に記載の物品。
- 前記各エンドブロックがポリ(メチルメタクリレート)を含み、各ミッドブロックがポリ(ブチルアクリレート)を含む、請求項1又は7に記載の物品。
- 前記ブロックコポリマーが、前記ブロックコポリマーの総重量に対して、30〜80パーセントのエンドブロックと、20〜70パーセントのミッドブロックと、を含む、請求項20に記載の物品。
- 前記ブロックコポリマーが、前記ブロックコポリマーの総重量に対して、50〜70パーセントのエンドブロックと、30〜50パーセントのミッドブロックとを含む、請求項21に記載の物品。
- 前記基層が、前記ブロックコポリマーとポリ(メチルメタクリレート)ホモポリマーとの混合物を含む、請求項20に記載の物品。
- 前記混合物が、前記混合物の総重量に対して、30〜95パーセントの範囲の総ポリ(メチルメタクリレート)組成を有する、請求項23に記載の物品。
- 前記混合物が、前記混合物の総重量に対して、50〜80パーセントの範囲の総ポリ(メチルメタクリレート)組成を有する、請求項24に記載の物品。
- 前記基層が、前記ブロックコポリマーと、ポリ(メチルメタクリレート)を含むエンドブロックとポリ(ブチルアクリレート)を含むミッドブロックとを有する、組成が異なる少なくとも1つのブロックコポリマーとの混合物、を含む、請求項20に記載の物品。
- 弓状表面を有する基材を更に含み、前記金属層が前記弓状表面の少なくとも一部にわたって延在する、請求項1又は7に記載の物品。
- 反射物品であって、
第1及び第2の表面を有する基層であって、前記基層は、少なくとも第1のポリマー単位と第2のポリマー単位とを有するランダムコポリマーを含み、前記第1のポリマー単位は、メタクリレート、アクリレート、スチレン、又はそれらの組み合わせを含む第1のモノエチレン性不飽和モノマーから誘導され、少なくとも摂氏50度のガラス転移温度を有し、前記第2のポリマー単位は、メタクリレート、アクリレート、ビニルエステル、又はそれらの組み合わせを含む第2のモノエチレン性不飽和モノマーから誘導され、摂氏20度以下のガラス転移温度を有する、基層と、
前記第1の表面の少なくとも一部にわたって延在し、ポリ(メチルメタクリレート)を含む上層と、
前記第2の表面の少なくとも一部にわたって延在する金属層と、を備える、反射物品。 - 前記第1のポリマー単位がメチルメタクリレートを含み、前記第2のポリマー単位がブチルアクリレートを含む、請求項28に記載の物品。
- 前記ランダムコポリマーが、前記ランダムコポリマーの総重量に対して60〜90パーセントのメチルメタクリレートを含む、請求項29に記載の物品。
- 前記ランダムコポリマーが、前記ランダムコポリマーの総重量に対して70〜80パーセントのメチルメタクリレートを含む、請求項30に記載の物品。
- 前記基層と前記金属層との間に配置される結合層を更に含み、前記結合層が金属酸化物を含む、請求項28〜31のいずれか一項に記載の物品。
- 反射物品を製造する方法であって、
第1及び第2の表面を有する基層を提供することであって、前記基層は、周囲温度で非粘着性であり、ブロックコポリマーを含み、前記ブロックコポリマーは、メタクリレート、アクリレート、スチレン、又はそれらの組み合わせを含む第1のモノエチレン性不飽和モノマーからそれぞれ誘導され、それぞれ少なくとも摂氏50度のガラス転移温度を有する少なくとも2つのエンドブロックポリマー単位と、
メタクリレート、アクリレート、ビニルエステル、又はそれらの組み合わせを含む第2のモノエチレン性不飽和モノマーから誘導され、それぞれ摂氏20度以下のガラス転移温度を有する少なくとも1つのミッドブロックポリマー単位と、を含むことと、
前記第2の表面に沿って金属層を適用して反射面を提供することと、を含む、方法。 - 前記金属層を適用することが、前記金属層をスパッタ堆積することを含む、請求項33に記載の方法。
- 前記金属層が、80〜500ナノメートルの範囲の厚さを有する、請求項33又は34に記載の方法。
- 前記第1の表面にポリ(メチルメタクリレート)を含む上層を適用することを更に含む、請求項33又は34に記載の方法。
- 前記基層が、1〜5マイクロメートルの範囲の厚さを有する、請求項33又は34に記載の方法。
- 前記基層を提供することは、前記基層の剛性を増すために前記ブロックコポリマーにナノフィラーを分散させることを含む、請求項33又は34に記載の方法。
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